流量计流量的校正实验

流量计流量的校正实验

一． 实验目的

1. 熟悉孔板流量计、文丘里流量计的构造、性能及安装方法。

2. 掌握流量计的标定方法之一——容量法。

3. 测定孔板流量计、文丘里流量计的孔流系数与雷诺准数的关系。

二． 基本原理

对非标准化的各种流量仪表在出厂前都必须进行流量标定，建立流量刻度标尺（如转子流量计）、给出孔流系数（如涡轮流量计）、给出校正曲线（如孔板流量计）。使用者在使用时，如工作介质、温度、压强等操作条件与原来标定时的条件不同，就需要根据现场情况，对流量计进行标定。

孔板、文丘里流量计的收缩口面积都是固定的，而流体通过收缩口的压力降则随流量大小而变，据此来测量流量，因此，称其为变压头流量计。而另一类流量计中，当流体通过时，压力降不变，但收缩口面积却随流量而改变，故称这类流量计为变截面流量计，此类的典型代表是转子流量计。 1、孔板流量计的校核

孔板流量计是应用最广泛的节流式流量计之一，本实验采用自制的孔板流量计测定液体流量，用容量法进行标定，同时测定孔流系数与雷诺准数的关系。

孔板流量计是根据流体的动能和势能相互转化原理而设计的，流体通过锐孔时流速增加，造成孔板前后产生压强差，可以通过引压管在压差计或差压变送器上显示。其基本构造如图1所示。

若管路直径为d 1，孔板锐孔直径为d 0，流体流经孔板前后所形成的缩脉直径为d 2，流体的密度为ρ，则根据柏

努利方程，在界面1、2处有：

图1 孔板流量计

2

221122u u p p p

ρρ

--∆== 或

22212/u u p ρ-=∆

由于缩脉处位置随流速而变化，截面积2A 又难以指导，而孔板孔径的面积0A 是已知的，因此，用孔板孔径处流速0u 来替代上式中的2u ，又考虑这种替代带来的误差以及实际流体局部阻力造成的能

量损失，故需用系数C 加以校正。

=

对于不可压缩流体，根据连续性方程可知0

101

A u u A =

，代入上式并整理可得：

0u =

令

0C =

则

0u C = 根据0u 和0A 即可计算出流体的体积流量：

ρ/20000p A C A u V ∆== 或 ρρρ/)(20000-==i gR A C A u V 式中：V －流体的体积流量， m 3/s ； R －U 形压差计的读数，m ； i ρ－压差计中指示液密度，kg/m 3； 0C －孔流系数，无因次；

0C 由孔板锐口的形状、测压口位置、孔径与管径之比和雷诺数Re 所决定，具体数值由实验测定。

当孔径与管径之比为一定值时，Re 超过某个数值后，0C 接近于常数。一般工业上定型的流量计，就是规定在0C 为定值的流动条件下使用。0C 值范围一般为0.6～0.7。

孔板流量计安装时应在其上、下游各有一段直管段作为稳定段，上游长度至少应为10d 1，下游为5d 2。孔板流量计构造简单，制造和安装都很方便，其主要缺点是机械能损失大。由于机械能损失，使下游速度复原后，压力不能恢复到孔板前的值，称之为永久损失。d 0/d 1的值越小，永久损失越大。 2.文丘里流量计的校核

孔板流量计的主要缺点时机械能损失很大，为了克服这一缺点，可采用一渐缩渐括管，如图2所示，当流体流过这样的锥管时，不会出现边界层分离及漩涡，从而大大降低了机械能损失。这种管称为文丘里管。

文丘里管收缩锥角通常取15°～25°，扩大段锥角要取得小些，一般为5°-7°，使流速改变平缓，因

为机械能损失主要发生在突然扩大处。 图2 文丘里流量计

文丘里流量计测量原理与孔板完全相同，只不过永久损失要小很多。流速、流量计算仍可用计算孔板流量计式子进行计算，式中0u 仍代表最小截面处（称为文氏喉）的流速。文丘里管的孔流系数0C 约为0.98-0.99。机械能损失约为：

2

1.0u w f 文丘里流量计的缺点是加工比孔板复杂，因而造价高，且安装时需占去一定管长位置，但其永久损失小，故尤其适用于低压气体的输送。

三.实验装置与流程

实验装置 如图3所示。主要部分由循环水泵、流量计、U 型压差计、温度计和水槽等组成，实验主管路为1寸不锈钢管（内径25mm ）。

图3 流量计校合实验示意图

四.实验步骤

1. 熟悉实验装置，了解各阀门的位置及作用。启动离心泵。

2. 对装置中有关管道、导压管、压差计进行排气，使倒U 形压差计处于工作状态。

3. 对应每一个阀门开度，用容积法测量流量，同时记下压差计的读数，按由小到大的顺序在小流量时测量8～9个点，大流量时测量5～6个点。

4. 测量流量时应保证每次测量中，计量桶液位差不小于100mm 或测量时间不少于40s 。

5. 主要计算过程如下：

（1）根据体积法（秒表配合计量筒）算得流量V （m 3/h ）； （2）根据2

4d

V

u π=

，孔板取喉径d 0＝15.347mm ，文丘里取喉径d ＝12.403mm ；

（3）读取流量V （由闸阀开度调节）对应下的压差计高度差R ，根据0u C =和

gR p ρ=∆，求得C 0值。

（4）根据μ

ρ

du =

Re ，求得雷诺数，其中d 取对应的d 0值。

（5）在坐标纸上分别绘出孔板流量计和文丘里流量计的0C －Re 图。

五.实验数据记录及处理

1．数据记录

计量桶底面积为0.1㎡

1. 将所有原始数据及计算结果列成表格，并附上计算示例。

C－Re图。

2. 在单对数坐标纸上分别绘出孔板流量计和文丘里流量计的

3. 讨论实验结果。

六.思考题

1. 孔流系数与哪些因素有关？

2. 孔板、文丘里流量计安装时各应注意什么问题？

3. 如何检查系统排气是否完全？